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编号： 毕业设计毕业设计( (论文论文) )开题报告开题报告 题 目： 侧抽芯液压管路 三通管接头注塑模设计 院 （系）： 国防生学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 匡鹏来 学 号： 1000110105 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 曹泰山 职 称： 讲 师 题目类型 ：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2013 年 12 月 23 日1本课题的研究内容、重点和难点 研究内容此次毕业设计主要是围绕侧抽芯液压管路三通管接头注塑模设计展开的，其主要内容如下：1、参观调研，查阅资料。到模具制造相关企业调研，了解模具生产、制造、加工情况。结合本课题，查阅相关资料；2、撰写课题报告；3、通过对产品的性能分析，完成相关的模具结构与零件设计；4、设计的模具结构要求完整、合理；5、合理选择尺寸、公差、表面粗糙度和制件材料，绘制的产品图样完整；6、认真分析制件图，确定模具型腔、模具结构、分型面和进料口形式，计算含收缩率的相关尺寸和模具的强度和刚度；7、绘制模具总装图、零件图；8、撰写毕业设计（论文）说明书；9、翻译专业外语文献。研究的重点及难点1、零件设计的合理性分析，工艺及结构分析；2、材料选择，收缩率计算。模具强度及刚度分析；3、壳类薄壁零件成型工艺考虑，保证获得光洁完整美观的表面；4、模具型腔数的确定，模具结构、分型面和进料口形式的选择；5、绘制模具总装图、零件图及尺寸标注。相应的解决方法1、区分零件主次表面，保证主要表面达到技术要求，分析零件重要技术要求（如尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度等） ；2、根据零件的使用性能、工艺性能、经济性选择材料；对注射成形，常需按塑件各部位的形状、尺寸、壁厚等特点在所选塑料的收缩率范围内选取不同的收缩率；以理论力学和材料力学为理论基础，对模具在熔体压力作用下，对型腔侧壁及其他零件的强度与刚度进行分析、计算和校核；3、在正确了解所选材料属性的基础上，选择合理的成型工艺参数，并根据成品的要求进行必要的工艺约束；4、根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、成型工艺技术要求等，在充分保证产品质量的前提下，根据实际需要，按照分型面、浇注系统、浇口等的设计原则分步有序地完成各部分设计，从而确定模具的结构形式；5、了解国家制图标准，通过查阅手册确定相应的公差及配合，分别按要求完成总装图和件图绘制。2准备情况（已查阅的参考文献或进行的调研）研究概况及发展趋势1.国外注塑模的现状及发展趋势近二十多年间，国外注塑模 CAD/CAE 技术发展相当迅速。70 年代许多研究者对一维流动进行了大量研究，由最初的 CAD 技术和 CAM 技术以图纸为媒介传递信息向 CAD/CAM 一体化方向发展。80 年代初开展三维流动与冷却分析并把研究扩展到保压分子取向以及翘曲预测等领域。80 年代中期注塑模 CAD/CAE 进入实用阶段，出现了许多商品化注塑模 CAD/CAE 软件，比较著名的有:1.澳大利亚 MOLDFLOW 公司的 MOLDFLOW 系统；2.美国 PTC 公司的 Pro/Engineer 软件；3.美国 UG 公司的 UGllUNIGRAPHICSl 系统等等.这些先进软件的熟练掌握极大地促进了国外模具行业的发展。因此，未来的一段时间内，他们将朝着大型、精密、复杂与长寿命模具的方向发展。2.国内注塑模的现状及发展趋势近年来，中国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为 30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。专家预测，大型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。模具设计长期以来依靠人的经验和机械制图来完成。自从二十世纪八十年代中国发展模具计算机辅助设计（CAD）技术以来，这项技术已获得认可，并且得到更快的发展。九十年代开始发展的模具计算机辅助工程分析（CAE）技术，现在也为许多企业所应用，它对缩短模具制造周期及提高模具质量有显著的作用。近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的 CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，它将解决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国模具工业中发挥越来越重要的作用。就大多数模具制造企业而言，今后的发展方向应以提高数控化和计算机化水平为主，积极采用高新技术，逐步走向 CAD/CAE/CAM 信息网络技术一体化。模具无纸化制造将逐渐替代传统的设计和加工。3.注塑模最新技术和发展现状及趋势不同类型的模具有不同的加工方法，同类模具也可以用不同加工技术去完成。模具加工的工作主要集中在模具型面加工、表面加工和装配，加工方法主要有精密铸造、金属切削加工、电火花加工、电化学加工、激光及其它高能波束加工，以及集两种以上加工方法为一体的复合加工等。数控和计算机技术的不断发展，使它们在许多模具加工方法中得到更广泛的应用。在工业产品品种多样化及个性化日益明显、产品更新换代加快、市场竞争愈发激烈的情况下，用户要求模具制造交货期短、精度高、质量好、价格低，带动模具加工技术向以下几方面发展：高速铣削技术 电火花加工技术快速成型制造（RPM）和快速制模（RT）技术 超精密加工、微细加工和复合加工技术 先进表面处理技术 模具研磨抛光 模具自动加工系统 模具 CAM/DNC 技术及软件4.侧抽芯液压注塑模设计的工序：(1)灵感：手绘草图，确定整体外观；(2)实践：用 pro-e 绘制大致外型；(3)用 pro-e 设计内部结构，达到外观所需要求；(4)将 pro-e 所绘图形导入 AutoCAD 中；(5)修改结构图。5.注射模具的设计过程(1)对塑料零件的材料、形状和功能进行分析(2)确定型腔数目确定型腔数目的条件有：最大注射量、锁模力、产品的精度要求和经济性等。(3)选择分型面分型面的选择应以模具结构简单、分型容易，且不破坏已成型的塑件为原则。(4)型腔的布局方案型腔的布局应采用平衡式排列，以保证各型腔平衡进料。型腔的布局还须注意与冷却管道、推杆布置协调的问题。(5)确定浇注系统浇注系统包括主流道、分流道、浇口和冷料穴。浇注系统的设计应根据模具的类型、型腔的数目及布局方式、塑件的原料及尺寸等确定。(6)确定脱模方式脱模方式的设计应根据塑件留在模具的部分而定。由于注射机的推出顶杆在动模部分，所以，脱模推出机构一般都设计在模具的动模部分。因此，应设计成能使塑件留在动模部分。设计中，除了将较长的型芯安排在动模部分以外，还常须设计拉料杆，强制塑件留在动模部分。但也有些塑件的结构要求塑件在分型时，留在定模部分，在定模一侧设计推出机构。推出机构的设计也应根据塑件的不同结构设计为不同的形式，有推杆、推管和推板等结构。(7)确定调温系统结构模具的调温系统主要由塑料种类决定。模具的大小、塑件的物理性能、外观和尺寸精度都对模具的调温系统有影响。(8)确定凹模和型芯的固定方式当凹模或型芯采用镶块结构时，应合理地划分镶块并同时考虑镶块的强度、可加工性及安装固定。(9)确定排气方式及相应结构尺寸一般注射模的排气可以利用模具分型面和推杆与模具的间隙；而对于大型和高速成型的注射模，必须设计相应的排气装置。(10)确定注射模的主要尺寸根据相应的公式，计算成型零件的工作尺寸，以及决定模具型腔的侧壁厚度、动模板的厚度、拼块式型腔的型腔板的厚度及注射模的闭合高度。(11)选用标准模架根据设计、计算的注射模的主要尺寸，选用注射模的标准模架，并尽量选择标准模具零件。(12)绘制模具的结构草图在以上工作的基础上，绘制注射模的完整的结构草图，绘制模具结构图是模具设计中十分重要的工作，其步骤为先画俯视图（顺序为：模架型腔冷却管道支撑柱推出机构） ，再画主视图。(13)校核模具与注射机有关参数及尺寸对所使用的注射机的参数进行校核：包括最大注射量、注射压力、锁模力及模具的安装部分的尺寸、开模行程和推出机构的校核。(14)注射模结构设计的审查对根据上述有关注射模结构设计的各项要求设计出来的注射模，应进行注射模结构设计的初步审查，同时，也有必要对提出的要求加以确认和修改。(15)绘制模具的装配图装配图是模具装配的主要依据，因此应清楚地表明注射模的各个零件的装配关系、必要的尺寸（如外形尺寸、定位圈直径、安装尺寸、活动零件的极限尺寸等） 、序号、明细表、标题栏及技术要求。(16)绘制模具的零件图由模具装配图拆绘零件图的顺序为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件后结构零件。(17)复核设计图样注射模具设计的最后工作是审核所设计的注射模，应多关注零件的加工性能。研究意义和创新点本题为注塑类模具设计，模具作为一种附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为一个国家制造水平的重要标志之一。随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各方面行业的广泛应用，对塑料模具的需求也日益增加，塑料模具在国民经济中的重要性也日益突出。本题的研究将涉及一些二维和三维的软件的应用，如 AUTO CAD 等，以及Pro/E 相关软件的应用，能使自己在自学能力、独立分析和解决问题、查阅相关资料及自主创新能力等方面获得培养和提高。此外，本次毕业设计对我进一步巩固所学知识及灵活运用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。本题为侧抽芯液压管路三通管接头注塑模设计，重点、难点及创新点均在于分型面的选择、侧抽芯机构的设计和脱模方式的确定，使塑件各部分都能够顺利地从模具中取出，且不留下飞边，保证塑件的质量参考文献1 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M.北京:机械工业出版社，2002.2 余强，陆斐.Pro/E 模具设计基础教程M.北京:清华大学出版社，2005.3 颜智伟.塑料模具设计与机构设计M.北京：国防工业出版社，2006.4 姜明艳.薄壁外壳注塑模设计J.北京：国防工业出版社，2002.5 王文广等.塑料注射模具设计技巧与实例M.北京：化学工业出版社，2004.6 模具实用技术丛书编委会编.塑料模具设计制造与应用实例M.北京：机械工业出版社，2002.7 李学锋. 塑料模设计及制造 M北京：机械工业出版社， 2002.8 王敏杰,宋满仓. 模具制造技术M. 北京: 电子工业出版社，2004.9 谭雪松, 林晓新, 温丽. 新编塑料模具设计手册M北京：人民邮电出版社，2007. 10 许发樾 模具常用机构设计M 北京： 机械工业出版社， 2003.11 李德群，唐志玉.中国模具工程大典第 3 卷塑料与橡胶模具设计M.北京：电子工业出版社，2007.12 伍先明，王群，庞佑霞等.塑料模具设计指导M.北京：国防工业出版社，2006.13 廖念钊，莫雨松，李硕根等.互换性与技术测量M.北京：中国计量出版社，2009.14 刘小年，郭克希.机械制图M.北京：机械工业出版社，2004.15 许发樾.模具设计与制造手册M.北京：机械工业出版社，2000.16 任冬云.模具制造手册M.北京：化学工业出版社，2003.现有设备及实验条件：计算机一台，使用软件为 Pro/Engineer5.0 及 Auto CAD2008、Moldflow insight，以上实验条件可满足本次毕业设计的要求。3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料一、2013 年 12 月 9 日至 2013 年 12 月 22 日，理解消化毕设任务书要求并收集、分析、消化资料文献，根据毕设内容完成并交开题报告；二、2014 年 1 月 6 日至 2014 年 1 月 13 日，开展调研，了解塑件结构，对原材料进行分析，考虑塑件的成型工艺性、模具的总体结构的形式，并完成部分英文摘要翻译。三、2014 年 3 月 4 日至 2013 年 3 月 31 日，查阅资料，熟悉注射模的结构及有关计算，拟定模具的方案设计、总体设计及主要零件设计，拟定成型工艺过程，查阅有关手册确定适宜的工艺参数，注射机的选择及确定注射设备及型号规格；四、2014 年 4 月 1 日至 2014 年 4 月 6 日，完成设计计算任务，总体结构的设计和完成总装配图及零件图的设计；五、2014 年 4 月 7 日至 2014 年 4 月 21 日，完成设计，图纸绘制任务，工艺规程说明书的编写；六、2014 年 4 月 22 日至 2014 年 5 月 4 日，完善设计并完成论文的撰写；七、2014 年 5 月 5 日至 2014 年 5 月 9 日，修改并打印毕业论文及整理相关资料，交指导老师评阅，准备论文答辩。指导教师意见指导教师（签字）： 2013 年 12 月日开题小组意见开题小组组长（签字）：2014 年 1 月日 院（系、部）意见 主管院长（系、部主任）签字： 2014 年 1 月日编号： 毕业设计毕业设计(论文论文)任务书任务书题 目： 侧抽芯液压管路 三通管接头注塑模具设计 学院： 国防生学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 匡鹏来 学 号： 1000110105 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 曹泰山 职 称： 讲师 题目类型 ：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2013 年 12 月 9 日一、毕业设计（论文）的内容1、查找相关的资料并阅读消化，明确侧抽芯液压管路三通管接头注塑模具设计要求，分析该塑料制品成型工艺及其可能性和经济性等因素，对零件图纸进行结构和工艺分析，设计成型工艺；2、掌握成型设备的技术规范，进行模具结构设计及模具设计的有关计算；3、模具总体尺寸的设计与结构草图的绘制，模具结构总装图和零件工作图的设计绘制；4、编制主要零件的制造工艺。二、毕业设计（论文）的要求与数据1、侧抽芯液压管路三通管接头形状特点确定其注塑模的方案设计；2、该塑料制品的设计难点是抽芯机构的设计；3、确定其使用的材料为 ABS 塑料；4、制品的具体尺寸请测绘出图；5、塑件成型时无变形，注出的制件表面光滑，无气泡和其它缺陷，无飞边或少飞边。三、毕业设计（论文）应完成的工作1、完成注塑模的总体方案设计，完成开题报告。2、进行模具结构设计并选用标准件，完成零件间的配给选用及相关的设计计算。3、用 A0 图纸绘制装配图，采用 CAD 软件绘制零件图，绘图工作量折合 A0 图纸 3张以上，其中必须包含两张 A3 以上的计算机绘图图纸，用 PRO/E 软件对塑件和模具进行实体造型。4、完成二万字左右的毕业设计说明书（论文） ；在毕业设计说明书（论文）中必须包括300-500 个单词详细的英文摘要；5、独立完成与课题相关，不少于四万字符的指定英文资料翻译（附英文原文） ；6、完成导师所指定的其它工作。并附有开题报告一份。四、应收集的资料及主要参考文献1 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M.北京:机械工业出版社，2002.2 模具实用技术丛书编委会模具实用技术注塑模具设计制造与应用实例M北京:机械工业出版社，2002. 3 颜智伟编著.塑料模具设计与机构设计M.北京：国防工业出版社，2006.4 姜明艳.薄壁外壳注塑模设计J. 北京：机械工业出版社，2002.5 王文广等.塑料注射模具设计技巧与实例M.北京：化学工业出版社，2004.6 模具实用技术丛书编委会编.塑料模具设计制造与应用实例M.北京：机械工业出版社，2002.7 李学锋.塑料模设计及制造 M.北京：机械工业出版社 ，2002.8德G.曼格斯,李玉泉译.塑料注射成型模具的设计和制造M.北京:轻工出版社.9 谭雪松, 林晓新, 温丽. 新编塑料模具设计手册M.北京：人民邮电出版社，2007.10 Childs Peter R.NMechanical DesignJOxford :Butterworth-Heinemann，2003.五、试验、测试、试制加工所需主要仪器设备及条件计算机一台CAD 设计软件任务下达时间：2013 年 12 月 9 日毕业设计开始与完成时间：2013 年 12 月 17 日至 2014 年 05 月 4 日组织实施单位：教研室主任意见：签字： 2013 年 12 月 14 日院领导小组意见：签字： 2013 年 12 月 16 日第 0 页 共 2 页2014 年机电工程学院毕业设计(论文)进度计划表学生姓名：学生姓名： 学号：学号：序号起止日期计划完成内容实际完成内容检查日期检查人签名12013.12.1712.23教师填写，下同教师填写，下同22013.12.2412.3032013.12.31-2014.1.642014.1.7-1.1353.4-3.1063.11-3.1773.18-3.2483.25-3.31(本表同时作为指导教师对学生的 16 次考勤记录)第 1 页 共 2 页2014 年机电工程学院毕业设计进度计划表（续）学生姓名：学生姓名： 学号：学号：序号起止日期计划完成内容实际完成内容检查日期检查人签名94.01-4.07教师填写，下同教师填写，下同104.08-4.14114.15-4.21124.22-4.28134.29-5.05145.06-5.12155.13-5.19165.20-5.26完成毕业设计，提交论文任务下达时间：2013 年 12 月 17 日(本表同时作为指导教师对学生的 16 次考勤记录)毕业设计（论文）中期检查表（指导教师）毕业设计（论文）中期检查表（指导教师）指导教师姓名：填表日期： 年 月 日学生学号学生姓名题目名称已完成内容（请根据任务书进度计划认真检查） 检查日期：完成情况全部完成按进度完成滞后进度安排存在困难解决办法预期成绩优 秀良 好中 等及 格不及格建议 教师签名：教师签名： 教务处实践教学科制表教务处实践教学科制表说明：说明：1、本表由检查毕业设计的指导教师如实填写；2、此表要放入毕业设计（论文）档案袋中；3、各院(系)分类汇总后报教务处实践教学科备编号： 毕业设计说明书 题 目： 侧抽芯液压管路 三通管接头注塑模设计 学 院： 国防生学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 匡鹏来 学 号： 1000110105 指导教师： 曹泰山 职 称： 讲 师 题目类型：题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2014 年 5 月 4 日 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 摘 要塑料注射模具是成型塑料的一种重要工艺装备，通过对液压管路三通塑料模具设计,能够全面的了解塑料模具设计的基本原则、方法.并能较为熟练的使用Proe4.0、AUTOCAD 软件进行塑料模具设计,提高自己的绘图能力。为今后从事设计工作打下了坚实的基础。随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业、日常生活和军事等各个领域的应用范围越来越广，质量要求也越来越高，中国已经成为全球最大的塑料市场之一，塑料制品产量全球第二。为了做到高质、高效、低成本，从而提高市场占有率，注塑模具的开发、设计、加工与 CAD/CAE/CAM 技术相结合具有重大意义。本次主要设计是对液压管路三通注射模的设计, 重点对塑件的成型原理、原料选用和注射技术进行分析。通过根据形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等。关键词：注塑模；模具结构；侧型芯；工艺方案 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 AbstractPlastic injection mold is an important technological equipment of plastic forming, based on the hydraulic piping tee plastic mold design, can fully understand the basic principles, methods of plastic mold design. And can be used more skilled Proe4.0, AUTOCAD software for plastic mold design, improve their ability to draw. Engaged in the design for the future work laid a solid foundation.With the needs of the development of modern industry, plastic products in industry, agriculture, military and other fields of daily life and the application scope is more and more wide, the quality requirements also more and more high, China has become one of the worlds largest plastics market, plastic products production in the worlds second. In order to achieve high quality, high efficiency, low cost, and improve the market share, injection mold development, design, processing combined with CAD/CAE/CAM technology is of great significance.The main design is the design of injection mold hydraulic piping tee, focus on the forming principle of plastic parts, raw materials selection and injection technology were analyzed. By according to the shape, size, precision and surface quality requirement analysis, to determine the required molding solutions, products after processing, the choice of the parting surface, cavity number and arrangement, the structure of molding parts, pouring system, etc.Key words: injection mold; The mold structure; The side core; The processing plan 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 目 录前言 .11 研究概况.11.1 国外研究现状.11.2 国内研究现状.12 塑件制品分析.22.1 明确制品设计要求.22.2 明确制品批量.32.3 材料选择及性能.32.3.1 材料选择.32.4 成型设备.42.5 拔模斜度.42.6 计算制品的体积和质量.52.6.1 表面质量的分析 .52.6.2 塑件的体积重量 .53 注射机及成型方案的确定.63.1 注射机的确定.63.2 成型方案的确定.63.2.1 成型设备的选择.63.2.2 成型的特点 .73.2.3 成型的原理 .73.2.4 成型过程 .74 型腔数的确定及分型面的选择.94.1 型腔数的确定.94.2 分型面的选择.10 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 4.2.1 分型面的主要选择原则.104.3 确定型腔的排列方式.114.4 标准模架的选用.115 成型零部件的设计与计算.135.1 凸模设计.135.2 凹模的设计.135.3 成型零件工作尺寸的计算.145.3.1 模腔工作尺寸的计算.146 浇注系统的设计.136.1 主流道设计.166.2 分主流道的设计 .166.3 浇口的设计.176.4 平衡进料.176.5 冷料穴设计 .187 排气与冷却系统的设计.137.1 冷却系统设计的原则.187.2 冷却水路的计算.197.3 排气系统的设计.208 顶出与抽芯机构的设计.208.1 推杆复位装置.208.2 抽芯机构的选择.218.3 抽芯距的计算.218.4 斜导柱抽芯的设计 .218.5 滑块的设计 .238.5 侧向分型与抽芯机构三维效果图如下所示： .239 导向机构的设计.24 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 9.1 导向、定位机构的主要功能.249.2 导向机构的设计 .249.2.1 导柱的设计.2410 注塑机与模具各参数的校核.2510.1 工艺参数的校核.2510.2 模具安装尺寸的校核.2610.2.1 喷嘴的校核.2610.2.2 定位圈尺寸的校核.2610.2.3 模具外形尺寸的校核.2610.2.4 模具厚度的校核.2610.2.5 安装参数的校核.2610.3 开模行程的校核.2711 模具安装和试模.2712 主要成型零件加工工艺.2813 结论 30谢 辞 .32参考文献.33 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 0 页共 33 页前言注射成型也称为注射或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。到现在为止，有超过 1/3 的塑料原材料，是通过注射成型工业加工的，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法。它的特点是生产周期短、生产效率高的、易自动化，因此广泛应用于塑料制品的生产。现在塑料成型生产中，塑料制件的质量与塑料成型模具、塑料成型设备和塑料成型工艺密切相关。在这三要素中，塑料成型模具的质量最为关键，他的功能是双重的：赋予塑料熔体以期望的形状、性能、质量；冷却并推出成型的塑件。模具是决定最终产品的性能、规格、形状以及尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料成型生产过程顺利进行、保证塑料成型质量不可缺少的工艺装备，是体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的决定环节。由此可见，周而复始地获得符合技术经济要求及质量稳定的塑料制件，塑料成型模具的优劣是关键，它最能反映出整个塑料成型生产过程的技术含量以及经济效益。因此，注射成型的模具设计制造成为当今社会模具发展的热点,己发展成为热塑性塑料最主要的成型加工方法。1 研究概况1.1 国外研究现状在工业发达国家，据 1991 年统计，日本生产塑料模和生产冲压模的企业各占 40；韩国模具专业厂中，生产塑料模的占 43.9，生产冲压模的占 44.8%;新加坡全国有 460家模具企业，60%生产塑料模，35%生产冲模和夹具。当今世界注射模具的基本格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊，占据了世界注射模具市场的半壁江山，他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备，特别是近几年来这些国家把 CAD/CAM/CAE 系统作为模具工业发展的臂翼，其发展的趋势如日中天。在注塑模具设计工业中，国外先进国家（日本、德国、美国等）从 20 世纪 80 年代中期已广泛使用计算机对塑料模进行辅助设计（CAD） ，辅助制造（CAM） ，并对模具设计的各个环节进行定量计算机和数值分析（CAE） ，已由经验数据逐步过渡到计算机设计，对模具浇注系统和型腔的熔料流动行为以及温度调节系统的热量分布都采用了微机辅助设计。1.2 国内研究现状20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 1 页共 33 页重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48（约 122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。2 塑件制品分析2.1 明确制品设计要求液压管路三通管工件如图所示，它是一种常见的塑料工件，广泛应用与建筑行业，由于塑件材料为 ABS，模具浇注系统应粗短，进料口截面宜大，溶料流程不易长，因此采用侧浇口。根据该塑件的结构特点，模具设计为上下开模，三向侧抽芯，由滑块上的型芯成型。为了使模具与注射机相匹配以提高生产力和经济性、保证塑件精度，并考虑模具设计时应合理确定型腔数目，该模具选择一次开模及一模两腔1。 图 2.1 塑料制品的三维立体图 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 2 页共 33 页图 2.2 塑件尺寸2.2 明确制品批量该产品生产量大，故设计的模具要求有较高的注塑效率，又考虑到模具的抽芯，结构复杂，因此模具采用一模二腔结构，浇口形式采用侧浇口。2.3 材料选择及性能2.3.1 材料选择液压管路三通该塑件作为工业用品，要具备安全无毒，化学稳定性高，不易分解等特点和价格低廉的要求；同时，作为承重物件在一定的高度掉下或过载时，不会出现裂纹甚至断裂，这就意味着塑件所使用的材料要有一定的机械强度。2.3.2 材料品种 根据 2.1 中对塑件的分析要求，同时考虑原材料价格要低廉，现决定选用应用广泛的 ABS 工程塑料。ABS 塑料是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种原料为单体经过共聚而成的一种热塑性塑料（可以反复加热软化冷却成型的塑料） ，因此兼有三种元素的共同性能，使其具有“坚韧、质硬、刚性”的性质。ABS 塑料无毒、无味。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 3 页共 33 页表 2.1 ABS 塑料的部分技术指标技术指标值密度(g / cm-3)1.021.16收缩率(%)0.40.7透明度不透明比热容/(Jkg-1k-1)1470吸水性（24 小时） （%）0.20.4屈服强度/MPa50拉伸弹性模量/GPa1.8抗压强度/MPa53弯曲弹性模量/GPa1.4熔点1301602.4 成型设备 注塑成型机按结构形式可分为立式、卧式、和直角式三类。立式注塑机是注射柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，主要优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模）安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落，需靠人工取出，这就有碍于全自动操作，但附加机械手取产品后，也可实现全自动操作。卧式注塑机是注射柱塞或螺杆均沿水平装设，合模运动也在水平方向上。其优点是机体较低容易操纵和加料，制件顶出后可自动坠落，故易实现全自动操作。直角式注塑机是注塑机柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直，这种注塑机的主要优点是结构简单，便于自制，适用于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。考虑到生产成本和易于实现自动化，塑件还是靠自身重力下落比较合适，且重心较低安装稳妥。经比较，成型设备采用卧式注射机较好，其优点是机体较低,容易操作和加料，塑件脱模后可以自动落下可实现自动化操作，注塑机的重心较低安装稳定，适合大中型注射机的设计制造。2.5 拔模斜度 由于塑件在冷却过程中产生收缩，因此在脱模前会紧紧地包住凸模（型芯）或模 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 4 页共 33 页腔中的其他凸起部分。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤、擦毛等，在设计时应考虑与脱模方向平行的塑件内表面应具有一定的脱模斜度。由于零件深度很小，所以拔模角度为一度。2.6 计算制品的体积和质量2.6.1 表面质量的分析 该零件的表面质量要求很高各个成型面都得进行抛光处理。 2.6.2 塑件的体积重量计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。通过 Proe 建模分析如下图所示。图 2.3 建模分析 计算得塑件的体积：V30.8cm3 计算塑件的质量：公式为根据设计手册查得 ABS 的密度为 1.05 vpw g/cm3，故塑件的重量为： =30.8*1.05=32.34gvpw 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 5 页共 33 页3 注射机及成型方案的确定3.1 注射机的确定 根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况（主要考虑到模具的高度问题） ，查阅塑料成型工艺与模具设计初步选用注射机 XS-ZY-125。注射机 XS-ZY-125 参数： 额定注射量：125mm2最大成型面积：320cm2柱塞直径：42mm注射压力：120Mpa模板尺寸：428450（mmmm）柱杆空间：260290(mmmm)锁模力：900KN喷嘴圆弧半径：12mm喷嘴孔径：4mm最大开模行程：450mm（可调整型）模具最大厚度：300mm模具最少厚度：200mm3.2 成型方案的确定3.2.1 成型设备的选择柱塞式成型机中，塑料熔化成黏流态的热量主要由筒外部的加热器提供。在柱塞的平稳推动下，料流是一种平缓的滞流态势。料筒内同一横截面上不同径距的质点有着梯度变化的流速，结果靠料筒轴心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的温度分布也有差异，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的电热圈加热，所以温度高；而靠近轴心的料，因流动快，且又与料筒加热圈隔了一层热阻很大的塑料层，所以温度低。可见在柱塞式料筒内，塑料的塑化程度很不均匀。这种注射成型法虽然注射机本身结构简单，成本低，但是需要配置热炼机和炼胶工人，从而增加了设备成本和工人劳动强度，最重要的是这种注射成型方法生产效率低，塑化不均匀，从而影响到制品的质量。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 6 页共 33 页螺杆式注射成型机中，在螺杆的旋转作用下受到强烈的剪切，胶温很快升高。当胶料沿螺杆移动到螺杆的前端时，已得到充分而均匀的塑化。螺杆一边旋转一边向后移动，当螺杆前端积聚的胶料达到所需要的注射量时，轴向动力机构以强大的推力推动螺杆向前移动，从而将胶料注入模腔。这种往复式注射成型方法，胶料的塑化是通过机械剪切获得，因而胶料升温快，塑化均匀，这样一来生产效率和制品质量都得到提高。另外由于这种注射成型方法可以直接将冷胶料喂入注射机中，从而省去了热炼工序，减少了设备投资和设备占地面积，同时提高了生产效率，降低了劳动强度。因此，该液压管路三通选用螺杆式注塑机，型号为 XS-ZY-125。3.2.2 成型的特点注射成型又称注射模塑,成型周期短,能一次成型外形复杂,尺寸精密,带有嵌件的塑料制件。制品无需修整或仅需少量修正,可得到较窄的公差,废料损耗最小,且生产效率高,易于实现自动化生产,适于多件批量较大的塑件生产等优点。但是,产品质量有时难短期稳定,模具的结构有时不宜高效成型等缺点。3.2.3 成型的原理注射成型工艺是塑料成型的一种最常用的方法。它将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中，经过加热到流动状态，在注射机的柱塞或螺杆的推动下，以一定的流速，通过喷嘴和闭合模具的浇注系统而充满型腔，经过一定的时间的冷却定型，打开模具，从模内取出成型的塑件。3.2.4 成型过程注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为成型前的准备、注射成形过程以及塑件的后片理三个阶段。1）物料准备为使成形工艺过程能顺利进行并保证塑料制件的质量，在成形前应进行一系列必要的准备工作。 成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 7 页共 33 页脱模。另外当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒，通常柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺杆式料筒可采用对空注射法清洗。2）注塑成形过程完整的注射成型过程包括加料、加热塑化、加压注射、保压、冷却定型、脱模等工序。但从实质上讲主要是塑化、注射充模和冷却定型等基本过程。塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为充模（图 3-1中 0-t1 时间段） 、保压补缩（图 3-1 中 t1-t2 时间段） 、倒流阶段（图 3-1 中 t2-t3 时间段）和浇口冻结后的冷却（图 3-1 中 t3-t4 时间段）冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示。图中 0 代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T= t1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值 P0。从时间 t1 到 t2，塑料仍处于螺杆的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段，p1 为浇口冻结时的压力。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到浇口处熔体冻结为止（时间从 t2- t3） ，由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。从浇口处塑料完全冻结起到制件脱模取出时为止，倒流不再继续进行，模腔内的塑料塑料冷却并凝固定型。在冷却阶段中，随着温度的迅速下降中，模腔内的塑料体积收缩，压力也逐渐下降。开模时，模腔内的压力不一定等于外界大气压。有可能有一个残余压力（即图 3-1 中 p2） 。当残余压力为下值时，脱模比较困难，塑件容易被刮伤甚至破裂；当残余压力为负值时，塑件表面出现凹陷或内部产生真空泡；当残余压力接近零时，塑件不仅脱模方便，而且质量较好。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 8 页共 33 页 图 3.1注射成形过程中塑料压力的变化3）制件后处理由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的 10-20 度至热变形温度以下 10-20 度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为 121，加热温度为 100121，保温时间与制件厚度有关，通常取 29 小时。4 型腔数的确定及分型面的选择4.1 型腔数的确定以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的 80%计算： 件浇WWS 8 . 0 34.325 .101258 . 0X =2.76 式中： N-型腔数 S-注射机的注射量（g） W 浇-浇注系统的重量（g） W 件-塑件重量（g） 因为，N=2.762所以，此模具型腔为一模 2 腔结构合理。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 9 页共 33 页4.2 分型面的选择4.2.1 分型面的主要选择原则分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺的有关，一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以与合模方向平行或倾斜。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。根据分型面的选择原则： （1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处； （2）在开模时尽量使塑件留在动模；（3）分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量；（4）有利于排气和模具的加工方便；（5）有助于避免侧抽芯或便于侧抽芯。该塑件对美观不太要求，无斑点和熔接痕，表面质量要求一般。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，属于薄壁壳小型塑件，塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，所以，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，并不影响塑件的质量和尺寸精度，以及外观形状。综上所述，合理的分型面应选择在下部。如图所示：图 4.1 分型面位置 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 10 页共 33 页4.3 确定型腔的排列方式 多型腔有模板上的排列形式通常有圆形、H 形、直线型及复合型等。在设计时有以下原则：（1）尽量采用对称式排布，确保制品质量的均一和稳定。（2）塑件结构简单，应尽量使型腔紧凑排列，而减小模具的外形尺寸。（3）分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短。（4）为了避免模具承受偏载而产生溢料现象，浇口开口部位与型腔布置应对称。因为该塑件属大批量生产的小型塑件，但对产品的精度、表面粗糙度还是有较高的要求，通过前面算出的单个产品的体积 V 和质量 W, 综合考虑生产效率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的类型选择确定采用一模 2 腔对称排布。本塑件在注射时采用一模 2 件。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素采用如下图 4.2 的型腔排列方式。4.2 模具型腔排列方式4.4 标准模架的选用设计模具时，开始就要选定模架。当然选用模架时要考虑到塑件的成型、流道的分布形式以及顶出机构的形式，有抽芯的还要考虑滑块的大小及注射机型号的选用等因素。一般导向分为动、定模之间的导向，推板的导向，推件板的导向。一般导向装 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 11 页共 33 页置由于受加工精度的限制或使用一段时间之后，其配合精度降低，会直接影响制品的精度，因此对精度要求较高的制品必须另行设计精密导向定位装置。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。选用标准模架的程序和要点有如下几个方面1：（1）模架厚度 H 和注射机的闭合距离 L 对于不同型号的注射机，不同结构形式的锁模机构具有不同的闭合距离。模架厚度和闭合距离的关系为：LminHLmax（2）开模行程与定、动模分开的间距与退出塑件所需行程之间的尺寸关系 设计时须计算确定，在取出塑件时的注射机开模行程应大于取出塑件所需的定、动模分开的间距，而模具顶出塑件距离须小于顶出液压缸的额定顶出行程。（3）选用的模架在注射机上的安装 安装时需注意：模架外形尺寸不应受注射机拉杆的间距影响；定位孔径与定位环尺寸需配合良好；注射机顶出杆孔的位置和顶出行程是否合适；喷嘴孔径和球面半径是否与模具的浇口套孔径和凹球面尺寸相配合；模架安装孔的位置和孔径与注射机的移动模板及固定模板上的相应螺孔相配。（4）选用模架应符合塑件及其成型工艺的技术要求 为保证塑件质量和模具的使用性能及可靠性，需对模架组合零件的力学性能，特别是它们的强度和刚度进行准确地校核及计算，以确定动、定模板及支承板的长、宽、厚度尺寸，从而正确地选定模架的规格。4.3 模架装配图 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 12 页共 33 页5 成型零部件的设计与计算5.1 凸模设计凸模用于成型塑料的内表面，又称型芯、阳模或成型杆。结构分整体式和组合式两种。为了便于加工和有利于排气，运用整体式的型芯结构。如图 5.1 所示图 5.1 凸模设计5.2 凹模的设计凹模用于成型塑件的外表面，又称阴模、型腔。按照结构的不同可以分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式和四壁镶嵌式五种。该设计采用整体嵌入式结构，由整块金属材料直接加工成母模仁。如图 5.2 所示图 5.2 凹模设计 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 13 页共 33 页5.3 成型零件工作尺寸的计算本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出这ABS 的成型收缩率为 0.003，模具的制造公差取z=/3。5.3.1 模腔工作尺寸的计算 1）凹模的內形尺寸： 313/ 4LLk凹式中：L 凹为型腔內形尺寸(mm)； L 塑为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸； K 为塑料平均收缩率(%)，此处取 0.3%s 为塑件公差，查表知 ABS 塑件精度等级取 5 级；塑件基本尺寸在 36mm 范围内取 0.24mm;1824mm 范围内取 0.24mm;80100mm 范围内取 1.00mm;在 100120mm公差取 1.14mm；在 140160mm 公差取 1.44mm;在 200225mm 公差取 1.92mm;在280350mm 公差取 2.5mm;在 315355mm 公差取 2.8mm所以型腔尺寸如下： L1=50(1+0.003)-(3/4)0.74=49.59374. 024. 00 L2=70(1+0.003)-(3/4)0.86=59.56386. 029. 00型腔深度的尺寸计算： h=h(1+k)-(3/4) （5-7）凹塑3式中： h凸模/型芯高度尺寸(mm)；凹 h为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；塑s 、K 含义如（1）式中。 H1=13(1+0.003)-(3/4)0.32=12.8332. 0107. 00 2）凸模的外形尺寸计算： L=L(1+k)+(3/4) （5-8）凹塑3 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 14 页共 33 页式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)； 凹 L为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸；塑s 、k 含义如（1）式中。由于该塑料的收缩率不大为 0.3%，故只需在型腔尺寸比较大的考虑其收缩率，在尺寸小的地方不用考虑由收缩率引起的尺寸偏差。所以型芯的尺寸如下： L1=50（1+0.003）+（3/4）0.74=50.70374. 0024. 0 L2=70（1+0.003）+（3/4）0.74=70.85 386. 0029. 0 L3=35（1+0.003）+（3/4）0.56=35.52356. 0019. 0型芯的深度尺寸计算： h=h(1+k)+ (2/3) （5-10）凹塑3式中： h为凸模/型芯高度尺寸(mm)；凹 h为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；塑s 、k 含义如（1）式中。型芯的高度为： H=13（1+0.003）+（2/3）0.36=13.28336. 0012. 06 浇注系统的设计浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传料、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。对浇注系统设计时，应遵循以下几个基本原则1： （1）分析塑料的成型性能； （2）尽量避免产生熔接痕； （3）有利于型腔中气体的排出； （4）防止型芯的变形和嵌件的位移； 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 15 页共 33 页 （5）尽量采用较短的流程充满型腔； （6）要注意对流动距离比和流动面积比的校核；6.1 主流道设计主流道设计一般有以下几个要点：（1）为便于将凝料从主流道中拉出，主流道通常设计成锥形，其锥角=26。内壁表面粗糙度一般为 Ra=0.8um。（2）为防止主流道与喷嘴处溢料及便于将主流道凝料拉出，主流道与喷嘴应紧密对接，主流道进口处应制成球面凹坑，其球面半径为 R2=R1+(12)mm，凹入深度35mm。（3）为了减小物料的流动阻力，主流道末端与分流道连接处呈圆角过渡，其圆角半径 r=13mm。（4）在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于 60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。（5）对于小型模具可将主流道浇口套与定位圈设计成整体式，但在大数情况下是将主流道与定模座采用 H 7/m6 过渡配合，与定位圈的配合采用 H9/f9 间隙配合。（6）因主流道与塑料熔体反复接触，进口处与喷嘴反复碰撞，因此，常将主流道设计成可拆卸的主流道衬套，用较好的钢材制造并热处理，一般选用 T8、T10，热处理硬度要达到 HRC5055。设计手根据册查得 XS-ZY-125 型注射机喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前端孔径：d0=3mm 喷嘴前端球面半径：R012mm为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径 D 应稍大于注射喷嘴直径 d。 Dd+(0.51)mm=3+0.53.5mm主流道的半锥角 通常为 12过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用 1。经换算得主流道大端直径 D7.74mm,为使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径1mm 的圆弧过渡。主流道的长度 L 取 736.2 分主流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 16 页共 33 页分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和 U 型等圆形和正方形截面流道的表面积与体积之比最小，塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高，但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及 U 形。在分流道的设计时，应考虑尽量减小在流道内的压力损失，尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。在此，选择半圆形，取半圆直径 6mm. 参见塑料制品成型及模具设计 。6.3 浇口的设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的熔体通道，它是浇注系统的关键部分。其主要作用是：（1）熔体充模后，浇口处首先凝固，可防止其倒流；（2）熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模；（3）易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积的 0.03-0.09，浇口的长度约为0.5mm-2mm,浇口的具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。6.4 平衡进料作为一模 2 腔的多腔模具，其浇注系统的平衡进料很重要，一模多腔浇注系统的平衡。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 17 页共 33 页图 6.1 平衡式浇注系统6.5 冷料穴设计 常用的冷料穴有 Z 形拉料杆的冷料穴、倒锥孔冷料穴、圆环槽冷料穴、圆头形冷料穴、菌头形冷料穴、圆锥头形冷料穴。本设计采用带 Z 型拉料杆。由于拉料杆头部的侧凹将主流道凝料钩住，分模是即可将凝料从主流道中拉出。拉料杆的根部固定在推出板上，在推出塑件时，冷料也一同被推出，取产品时向拉料钩的侧向稍微许动，即可脱钩将塑件连同浇注系统凝料一道取下。图 6.2 冷料穴示意图7 排气与冷却系统的设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。一般注射模内的塑料熔体温度为 200左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效地冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融黏度低、流动性 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 18 页共 33 页比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具课简单地进行冷却或利用自然冷却不设定冷却系统：当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却。通过比较最终确定本次设计的冷却系统采用循环水冷却方法。7.1 冷却系统设计的原则（1）冷却水孔数量尽可能多，尺寸尽可能的大。（2）冷却水孔与型腔表面各处最好有相同间距，一般水孔边离型腔的距离大于10mm，常用 1215mm。（3）降低入水与出水的温度差，防止制品变形。（4）水道的开设便于加工和清理，一般孔径为 610mm。（5）采用并流流向，加强浇口处的冷却。7.2 冷却水路的计算在注射过程中，塑件的冷却时间是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时为止的这段时间。这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，确定生产周期：脱冷注tttt式中 t 为生产周期（s）,t 注为注射时间，t 冷为冷却时间，t 浇为脱模时间,由塑料制品成型及模具设计 第 237 页附录 D 可查得 t 注 15-60s,t 冷 15-60s，总周期 t 为40-140s;ABS 的单位热流量： ABS 的单位热流量 Qs 为 590-690 kJ/kg每小时需要注射的次数 N=3600/t;取 t=120s，可求得 N=30 次.每小时的注射量：hkgGNW/72. 02430从型腔内发出的总热量 sQWQ总 Qs 取 650kJ/kg,代入式中得 hkJkgkJhkgQ/468/650/72. 0总根据塑件产品在模具中的位置和模板的布置，确定水路图如图 7.1 所示 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 19 页共 33 页 图 7.1 水路图 7.3 排气系统的设计 如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。注射模通常以如下三种方式排气(1）利用配合间隙排气(2）在分型面上开设排气槽(3）利用排气塞排气对于简单型腔的小型模具，可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点鼓固定的型芯端部与模板的配合间隙进行排气。其配合间隙不能超过 0.5 mm ,一般为 0.03-0.05 mm。本设计采用利用配合间隙排气的方式排气。8 顶出与抽芯机构的设计在注射成型的每一循环中，都必须便塑件从模具型腔中型芯上脱出,模具中这种脱出机构称为脱模机构（或推出机构、顶出机构） 。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作，即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 20 页共 33 页(1)推出机构应尽量设在动模一侧以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作；(2)保证塑件不因推出而变形损坏,外形良好；(3)结构简单可靠:机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度；用推件板推出机构中，为了减少推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.200.25mm 的间隙，并用锥面配合，防止推件因偏心而溢料。8.1 推杆复位装置 本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择推杆顶出形式9。图 8.1 推杆8.2 抽芯机构的选择根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为手动，机动和气动（液压）三大类。（1）手动侧向分型与抽芯机构：手动侧向分型与抽芯机构是由人工将侧型芯或镶块连同塑件一起取出，在模外使塑件与型芯分离。（2）机动侧向分型与抽芯机构：机动侧向分型与抽芯机构是利用注射机的开模力，通过传动件使模具中的侧向成型零件移动一定距离而完成侧向分型与抽芯动作。这类 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 21 页共 33 页机构经济性好，效率高，动作可靠，实用性强。其主要形式有斜导柱分型与抽芯机构。（3）液压或气动侧向分型与抽芯机构：液压或气动侧向分型与抽芯机构是以液压力或压缩空气作为侧向分型与抽芯的动力。8.3 抽芯距的计算抽芯距是指将侧型芯抽至不妨碍塑件脱模位置的距离。一般抽芯距等于成型塑件的孔深或凸台高度再加 23 mm 的安全系数。即 Sh+(23)mm3.536.5 mm式中， S抽芯距 （mm） h塑件的侧孔深度或侧凸高度8.4 斜导柱抽芯的设计 斜导柱分型与抽芯机构是生产中最常见得一种，它是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯，使之产生侧向移动来完成抽芯动作的。斜导柱抽芯设计示意如图 8.2。结构原理：斜导柱抽芯机构由与模具开模方向成一定角度的斜导柱和滑块组成，并有保证抽芯动作稳妥可行的滑板定位装置，起到固定作用的侧向固定板和提供锁紧力的锁紧装置。斜导柱如图 8.3 所示。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 22 页共 33 页图 8.2 斜导柱抽芯设计示意图 8.3 斜导柱示意图8.5 滑块的设计滑块是斜导柱侧向分型抽芯机构中的一个重要零部件，注射成型时塑件尺寸的准确性和移动的可靠性都需要它来保证。经验所得，滑块长度（运动方向）应为宽度的 1.5 倍，滑块在侧向分型抽芯机构和复位过程中，要沿一定的方向平稳往复运动。为了保证滑块运动平稳，抽芯及复位可靠，无上下窜动和卡紧现象，滑块在导滑槽内必须很好地导滑。 （如图 8.4) 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 23 页共 33 页图 8.4 滑块设计示意8.5 侧向分型与抽芯机构三维效果图如下所示：图 8.5 侧向分型与抽芯机构三维效果图9 导向机构的设计9.1 导向、定位机构的主要功能（1）定位作用 导向装置直接保证动模、定模位置的正确性，保证模具型腔的形状和尺寸的精确性，从而保证塑料制品的精度。同时，在模具装配的过程中便于装配和调整。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 24 页共 33 页（2）导向作用 合模时引导动模按序正确闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧压力。（3）承载作用 塑料熔体在充模过程中，或由于成型设备精度低的影响，可能产生单向的侧压力，故需导向装置能产生一定的单向侧压力，以保证模具的正常工作。9.2 导向机构的设计9.2.1 导柱的设计（1）导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。（2）导柱的长度应比型芯端面的高度高出 6-8mm，以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。（3）导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。（4）为了使导柱能顺利的进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角.（5）导柱设在动模一侧可以保护型芯不爱损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。（6）般导柱滑动部分的配合形式按 H8/f8，导柱和导套固定部分配合按 H7/k6，导套外径的配合按 H6/k6;（7）除了动模、定模之间设导柱、导套外、 ，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。（8）导柱的直径应根据模具大小而决定，可参考标准框架数据选取。 9.2.2 导套的设计（1）该模具采用带头导柱，且加油槽；（2）导柱的长度必须比凸模端面高度高出 68mm；（3）为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分；（4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架（5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按 H7/m6 配合。导柱滑动部分按H7/f7 或 H8/f7 的（6）导柱工作部分的表面粗糙度为 Ra0.4m；（7）导柱滑动部分按 H8/h8 间隙配合，固定部分按 H7/m6 过渡配合 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 25 页共 33 页10 注射机与模具各参数的校核10.1 工艺参数的校核 1）注射量的校核（按体积）注射机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边） ，通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的 80%。所以，选用的注塑机的最大注塑量应满足：0.8V 机V 塑+V 浇 式中 V 机注塑机的最大注塑量，125cm3V 塑塑件的体积，该产品 V 塑=30.8 cm3V 浇浇注系统体积，该产品 V 浇=10 cm3故 V 机2XV 塑+V 浇/0.8=89.5 cm3 而所选定的注塑机为 125cm3，以符合要求。2）锁模力的校核公式：FKAPm式中：F注射机的额定锁模力(kN) A制品和流道在分型面上的投影和(cm2) Pm型腔的平均计算压力(MPa) 由表 9.9-4取 30 K安全系数，通常取 K1.11.2则：KAPm1.21982930=713.8kN900kN，所以符合要求。3）最大注射压力的校核PmaxKP0式中：Pmax注射机的额定注射压力(MPa)150 P0成型时所需的注射压力(MPa)取 45 K 安全系数，常取 K=1.251.4 取 1.3则 KP0=1.345=58.5MPaPmax150，所以符合要求。10.2 模具安装尺寸的校核10.2.1 喷嘴的校核注塑模具主流道衬套始端凹坑的球面半径应大于注射机喷嘴球头半径，以利于塑 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 26 页共 33 页料熔体的流动，防止流涎。10.2.2 定位圈尺寸的校核注塑机固定板台面的中心有一规定尺寸的孔，称为定位孔。注塑模端面凸台的径向尺寸需与定位孔成间隙配合，便于模具的安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线重合，模具端面的凸台高度应小于定位孔的深度。10.2.3 模具外形尺寸的校核 注塑模外形尺寸应小于注塑机的工作台面的有效尺寸。模具长宽反响的尺寸要与注塑机拉杆的间距相适应，模具至少由一个方向的尺寸穿过拉杆件的空间装在注射机的工作台面上。10.2.4 模具厚度的校核 模具的厚度（闭合高度）必须满足下式： HminHmHmax 注： Hm所设计的模具厚度，mm Hmin注塑机允许的最小模具厚度，mm Hmax注塑机允许的最大模具厚度，mm 10.2.5 安装参数的校核 模具各模板的厚度分别为：H1定模座板 H2型腔固定板 H3 型芯固定板 H4垫块 H5动模座板 模具的闭合高度 H=H1+H2+H3+H4+H5=235mm所允许的最小模具厚度 Hmin=200mm所允许的最大模具厚度 Hmax=300mm即模具满足 Hmin281mmHmax 的安装条件。所以注射机的开模行程足够，由以上的验证可知，型注射机能满足使用要求，故可采用。10.3 开模行程的校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。经查资料注射机 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 27 页共 33 页的最大开模行程 300mm。 SH1+ H2+(510)mm=35+60+10 =105mm满足要求。11 模具安装和试模（1）清理模板平面定位孔及模具安装面上的污物、毛刺。（2）因模具外形尺寸不大，故采用整体安装法。先在机器下面两根导轨上垫好板，模具从侧面进入机架间，定模入定位孔，并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板或螺钉压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，应保证开闭模具时平稳、灵活，无卡住现象，然后固定动模。（3）调节锁模机构，保证有足够开模距及锁模力，使模具闭合适当。（4）慢速开启模板直至模板停止后退为止，调节顶出装置，保证顶出距离。开闭模具观察顶出机构运动情况，动作是否平衡、灵活、协调。（5）模具装好后，待料筒及喷嘴温度上升到距离预定温度 2030C，即可校正喷嘴浇口套的相对位置及弧面接触情况，可用一纸片放在喷嘴与浇口套之间，观察两者接触印痕，检查吻合情况，必须使松紧合适，校正后拧紧注射座定位螺钉，紧固定位。（6）开空车运转，观察模具各部分运行是否正常，然后才可注射试模。虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的制件质量如何。试模时，塑件上常可能出现各种弊病，为此必须进行原因分析、排除故障。造成次、废品的原因很多，有时是单一的，但经常是多方面综合的原因。需按成型条件、成型设备、模具结构及制造精度、塑件结构及形状等因素逐个分析找出其中主要矛盾，然后再采取调节成型工艺参数、修整模具等方法加以解决。因为成型条件容易改变，所以一般的做法是先变更成型条件，当变更成型条件不能解决问题时，才考虑修理模具。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 28 页共 33 页12 主要成型零件加工工艺工艺规程是指规定产品或零件的制造工艺过程和操作方法等内容的工艺技术文件，简称工艺规程。工艺规程的内容主要包括零件加工的工艺路线、各道工序的具体加工内容、切削用量、工时定额、所选用的设备与工艺装配，以及毛坯设计等。塑件的精度高低，表面质量好坏，全取决于成型零件的制造工艺，因此编制出一个科学合理制造工艺是保证成型零件质量，进而保证产品质量的关键。成型零件主要有两类：型腔类和型芯类。简单的型腔和型芯以机械切削加工为主，再加抛光工序；复杂的型腔和型芯以机械切削进行粗加工，精加工以电加工为主，复杂的小型异形型芯以电加工为主。机械切削加工基本上是数控化加工。因为本设计的型腔采用的是整体式型腔，定模板与型腔形成一个整体，故定模板和动模板是主要成型零件，故在此只列出定模板的加工工艺卡，如下表 12-1 所示加工工艺过程加工工艺过程日期材料名称45下料规格42048075审核 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 29 页共 33 页零件图号17零件名称定模板数量批准序号工序工工 序序 内内 容容设备及工具单件定额检验员检验日期1下料方块料 42048075mm,1 件锻造2热处理正火处理，喷丸处理热处理3立铣铣六方，各留 5mm 余量铣床4钳工划周边 4 个 48 通孔及冷却水道孔位置、导柱孔位置钳工5磨磨六方至图纸规定尺寸磨床6铣数控铣 48 孔及沉孔 55，并数铣定模板上表面铣床7铣铣 M36 的螺纹铣床8钳工钻通 618的斜导孔钻攻 2M14 深 10 的螺纹孔，及 8mm 的水道钳工9